基于多传感器的智能窗系统设计

作者：时间：2011-04-21来源：网络收藏

摘要：为促进建筑智能化，设计了一种新型智能窗，讨论了智能窗的软硬件系统设计方案。应用压力传感器，湿度传感器，光强传感器，红外遥控模块等实现环境数据采集，选用8051系列单片机进行信号处理，并控制步进电机调整智能窗扇叶张角。经实验测试，风速感应和控制精度优于0．1 m／s，湿度感应精度5％RH，光强感应精度5lux。实现了测量显示风强、湿度、光强等信息并调整扇窗开合程度，从而调节室内环境。可以通过嵌入式系统设定控制量值，适合对环境要求不同的用户使用。
关键词：8051单片机；多传感器；嵌入式系统；环境控制；智能窗

当今世界建筑正朝着智能化方向发展，这种发展趋势也正是人类社会的文明程度在一定历史时期的体现。但普通窗户在起风下雨时不能自动关闭，不能自动调整开合程度以适应风、雨、光等环境变化，给我们带来了诸多不便，安装智能窗已是大势所趋。本文讨论了一种智能窗系统设计方案。
该智能窗由多个传感器收集风力大小、空气湿度、光照强度等信号，经处理后传入单片机。单片机对信号进行运算，再输出脉冲信号调整步进电机。智能窗可根据环境变化及使用者的意愿调整扇叶张角，控制室内环境参数，且具有一定的自适应能力。

1 系统总体设计
智能窗由电子系统、相应程序和机械部分组成。电子系统包括传感器、处理器、显示屏、步进电机及其他辅助电路。机械部分可根据使用场合的不同而进行设计。
在电子控制系统中，传感器起着重要的作用，它关系到控制的精度，合理选择传感器是系统成功的关键。此外，由于各种干扰存在，除了选用性能优良的传感器外，还需进行软件上适当的滤波算法，以保证数据的可靠性。传感部分是由多个传感器收集环境各项参数的，为了快速准确的采集数据，在接收传感器采样时要合理的设置巡检优先级，这可以通过程序实现。出于实用性，人机交互和节能也是关键问题，因此，系统还配有便于用户使用的遥控和显示设施。所有的参数都可以通过遥控设置、改变，保存，运行过程中用户也可以通过遥控改变开窗状态。显示屏可将系统运行状态，测量的数据实时显示。电子系统框图如图1所示。